По ту сторону звёзд. Глава 3. 2

Больше информации на эту тему на сайте http://top-formula.net
 
ГЛАВА 3.
КВАНТОВАЯ ГРАВИТАЦИЯ

3.2 Всё ещё загадочная гравитация
Гравитационное взаимодействие – одно из самых важных. А в астрономических масштабах – единственное, которое обеспечивает целостность мира, определяет движение всех небесных тел. Тем не менее, знание о взаимодействии, от которого мы зависим каждую минуту, каждую секунду, находится пока на уровне туманных догадок. И одним из самых главных и бесспорных достижений в познании тайны гравитации всё ещё остаются законы Ньютона, которые тысячи раз подтвердили себя в нашей повседневной жизни.
Первым, кто сделал значительный прорыв в изучении гравитации, был Галилео Галилей. Проводя опыты с различными телами, он открыл, что все они, независимо от массы, падают в поле тяготения Земли с одинаковым ускорением – ускорением свободного падения, примерно равным 10 метрам/сек2. То есть, тело, падая в поле тяготения Земли, каждую секунду увеличивает свою скорость на 10 метров в секунду.
В разных местах Земли это ускорение чуть отличается от среднего значения. Самое маленькое – на экваторе, самое большое – на Северном и Южном полюсах. Причина такой разницы – в сплюснутости земного шара. Наша планета несколько «выпячена» на экваторе и несколько «сдавлена» на полюсах.
Следующие шаги сделал Ньютон, создав теорию гравитации. Однако, его теория приближённая, она справедлива только при маленьких скоростях, много меньших скорости света. Поэтому должна была появиться «более общая» теория гравитации, призванная решить проблемы, которые оказались не под силу теории Ньютона. Ею стала общая теория относительности.
В основе этой теории лежит принцип эквивалентности. Суть этого принципа в том, что ставится «знак равенства» между гравитационным полем и неинерциальной системой отсчёта, которая движется с ускорением, равным ускорению свободного падения.
В неинерциальной системе отсчёта масштаб расстояния и времени меняется от точки к точке. Это следует из специальной теории относительности. Длина и время изменяются в зависимости от скорости движения тела. Чем выше эта скорость, тем короче становится длина и тем медленнее для этого тела течёт время. А в неинерциальной системе отсчёта такое изменение длины и времени происходит в каждой точке. Пример – вращающийся круг. Точки, которые находятся ближе к центру вращения, движутся медленнее точек, расположенных дальше от центра. Поэтому в разных точках вращающегося круга расстояние изменяется по-разному. Чем дальше от центра, тем сильнее укорачивается длина и тем медленнее идут часы.
Принцип эквивалентности утверждает, что точно так же обстоит дело и с гравитационным полем. Оно аналогично неинерциальной системе отсчёта. В нём также от точки к точке меняется масштаб длины и времени. А это означает, что гравитационное поле искривляет пространство.
То есть, геометрия нашего пространства – «не прямоугольная», то есть неевклидова. Эйнштейн выбрал риманову геометрию, используя которую описал гравитационное поле Вселенной. По сути, это гравитационное поле свелось исключительно к геометрии. Самое важное взаимодействие свелось к чистой геометрии.